EP0001580A1 - Harze auf Basis von Novolaken, deren Herstellung und Verwendung als Klebrigmachungsmittel - Google Patents

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EP0001580A1
EP0001580A1 EP78101040A EP78101040A EP0001580A1 EP 0001580 A1 EP0001580 A1 EP 0001580A1 EP 78101040 A EP78101040 A EP 78101040A EP 78101040 A EP78101040 A EP 78101040A EP 0001580 A1 EP0001580 A1 EP 0001580A1
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EP
European Patent Office
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alkylphenol
mixture
phenol
formaldehyde
resins
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EP78101040A
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Manfred Dr. Schmidt
Theo Dr. Kempermann
Dieter Dr. Freitag
Hermann Dr. Fries
Erich Esch
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Bayer AG
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Bayer AG
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Publication of EP0001580B1 publication Critical patent/EP0001580B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • C08L61/12—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols with polyhydric phenols

Definitions

  • the invention relates to resins obtainable by reacting alkylphenol-formaldehyde novolaks with multinuclear phenols and formaldehyde and / or aliphatic aldehydes, their preparation and use as tackifiers for elastomers.
  • Synthetic rubbers and highly filled rubber compounds often do not have sufficient tack to ensure that the elastomer surfaces to be bonded have sufficient adhesion during technical processing. It is therefore necessary to add a tackifying agent to the rubber mixtures before the technical processing, which, in addition to the maximum degree of effectiveness, is very good Compatibility with the rubbers and the mixture components incorporated therein and has no noticeable negative influence on processing, vulcanization, aging and the physical values of the vulcanizate.
  • Common tackifiers in the rubber industry are both natural resins and synthetic resins in liquid, pasty, but usually solid form.
  • Common natural resins are rosin, coumarone and indene resins.
  • the weight ratio of the alkylphenols used to the multinuclear phenol used is 2.2: 1 to 1:10, but preferably 1.5: 1 to 1: 4.
  • the alkylphenol-formaldehyde novolak used as the starting product can be used in one of the reactions according to the invention switched reaction stage can be prepared so that the overall reaction can be carried out as a "one-pot process”. This has several advantages as follows.
  • the condensation of the alkylphenol or alkylphenol mixture with formaldehyde can be carried out in a known manner, in the presence of acidic catalysts a mixture of the alkylphenol (or alkylphenol mixture) with one to two molar amounts of formaldehyde - in the form of paraformaldehyde, trioxane or aqueous formalin solution - at temperatures of 100 - 180 ° C and at 1 - 7 atm pressure for 1 to 3 hours.
  • the reaction can also be carried out in the presence of solvents such as toluene, xylene, isobutanol or other solvents which are immiscible or only partially miscible with water, but condensation is preferably carried out without solvent.
  • alkylphenols used are those which have a straight-chain or branched o- or p-position alkyl or cycloalkyl radical having 3 to 20 carbon atoms, but preferably 4 to 12 carbon atoms.
  • Commercial alkylphenols can contain even smaller proportions of disubstituted alkylphenols.
  • Particularly preferred are p-tert-butylphenol and an industrial o / p-nonylphenol mixture with an o-isomer content of 10-20% by weight.
  • Acidic catalysts are organic and inorganic acids such as formic acid, acetic acid, trichloroacetic acid, p-toluenesulfonic acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid or mixtures of these acids into consideration, which are added in amounts of 0.05 to 60 mol%, preferably 0.1 to 50 mol% (based on the alkylphenol used).
  • Formic acid, p-toluenesulfonic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid are particularly preferably used as acid catalysts.
  • the alkylphenol-formaldehyde novolak obtained is dissolved in a solvent such as toluene, chlorobenzene, xylene or isobutanol, preferably in toluene or isobutanol, if this solvent has not already been used during the condensation reaction of the novolak.
  • a multinuclear phenol (or a technical multinuclear phenol mixture) is then added.
  • the amount of solvent is 20-200% by weight, but preferably 30-100% by weight, based on the alkylphenol used.
  • the amount of the multi-core phenol or technical multi-core phenol mixture used is 45-1000% by weight, but preferably 67-400% by weight of the amount of alkylphenol used.
  • This multinuclear phenol mixture still contains about 10% by weight of isomeric bisphenol A, trisphenols and 4-hydroxyphenylindane.
  • a technical multicore phenol mixture with the following composition is preferred:
  • the solution of the alkylphenol-formaldehyde novolak is reacted with the multinuclear phenol or multinuclear phenol mixture in a known manner.
  • the reaction time is preferably 20-180 minutes.
  • the reaction is preferably carried out at temperatures of 100-150 ° C.
  • aldehydes formaldehyde, for example as a 30-35% aqueous formalin solution or paraformaldehyde, and / or aliphatic aldehydes, preferably with 2 to 4 carbon atoms, such as acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, isobutyraldehyde, crotonaldehyde or mixtures of these aldehydes, can be used.
  • the proportion of the aliphatic aldehyde is up to 0.1 mol, preferably 0.05 to 0.08 mol.
  • the reaction mixture is kept boiling continuously during the addition.
  • the liquid viscous resin is removed from the reaction vessel and worked up.
  • a preferred method of resin insulation is the processing of the resin solution after the previous azeotropic dewatering by means of a coil evaporator, which is encased in a medium that can be heated to 230 ° C.
  • the softening point of the resins obtained is between 50 ° C and 130 ° C, preferably between 75 and 100 ° C.
  • the softening point of the resins can be regulated accordingly by varying the amounts of aldehyde introduced for the condensation of the mixture of alkylphenol novolak and multinuclear phenol or multinuclear phenol mixture, the softening point being increased by increasing aldehyde metering.
  • the resins are characterized by OH numbers from 250 to 400, preferably from 270 to 370, and iodine numbers from 90 to 160, preferably from 110 to 140.
  • the resins are excellent tackifiers for elastomers such as natural rubber (NR), styrene-butadiene copolymer (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR), polybutadienes (BR), polychloroprene (CR), polyisoprene (IR), isobutylene-isoprene Copolymer (IIR), ethylene-propylene terpolymers (EPDM) and their mixtures with each other.
  • the dosage of the resins in rubber is 0.3-8% by weight, preferably 1-6% by weight, based on the polymer weight. They are mixed in in the usual way.
  • the tackifying effect of the resins extends to a wide variety of mixture types, such as hose mixtures, roller mixtures, tire mixtures, ready-made mixtures, press and spray mixtures, which may contain fillers such as carbon blacks, kaolin, silicas or plasticizers, such as. B. mineral oils or fatty acid esters may be added.
  • the tackifier resins can also be used for the production of rubber-based adhesives which contain SBR, NR, EPDM, butyl and / or chlorobutyl rubber and are constructed as solvent or emulsion adhesives.
  • a mixture of 450 g of an industrial o / p-nonylphenol mixture (proportion of o-isomers: 15% by weight), 108 g of paraformaldehyde, 40 g of formic acid and 2 g of p-toluenesulfonic acid are mixed at a heating bath temperature of 170 ° C and at 1 Atmospheric pressure intensively stirred for 1 hour. After the reaction mixture has cooled to 100 ° C., 250 ml of toluene and 1 kg of the technical multinuclear phenol mixture (containing 52% bisphenol A isomer) are added.
  • 150 g p-tert-butylphenol, 300 g technical o / p-nonylphenol mixture with 15% by weight o-isomer, 120 g para Formaldehyde and 1 g of p-toluenesulfonic acid are heated for 3 hours with vigorous stirring at a heating bath temperature of 170 ° C.
  • 170 ml of isobutanol 1 kg of the technical multinuclear phenol mixture (containing 52% bisphenol A isomer) is introduced. The mixture is allowed to react under reflux for 2 1/2 hours and 175 g of 30% formalin solution are added.
  • Example 2 600 g of p-tert-butylphenol, 140 g of paraformaldehyde, 50 g of formic acid and 7 g of 85% phosphoric acid are reacted analogously to Example 2 for 6 hours.
  • 150 ml of isobutanol 0.9 kg of the technical multinuclear phenol mixture (containing 52% bisphenol A isomer) is added.
  • the mixture is allowed to react under reflux for 1 1/2 hours and a mixture of 150 g of 30% formalin solution and 30 g of propionaldehyde is introduced within 20 minutes at a heating bath temperature of 100 ° C., so that the reaction mixture boils continuously.
  • the mixture is left to react for 1 1/2 hours with vigorous stirring at a heating bath temperature of 130 ° C., then the water is distilled off azeotropically and the procedure is as in Example 2 for working up.
  • the tackifier resins are incorporated into customary rubber mixtures (cf. incorporation examples pp. 14-16) by adding a weighed amount of the tackifier resin present as paste, powder or granules together with the other required fillers into the rubber mixture.
  • the tackifier resins can also be added at the end of the mixing cycle without impairing the tackiness or the processing properties. However, care should be taken to ensure that when incorporating tackifier resins which are in solid form, the mixing temperature during processing exceeds the melting range of the tackifier resins as much as possible in order to ensure a homogeneous distribution of the resin in the rubber mixture.
  • the assessment of the stickiness effect is carried out in a modification of the usual test methods using a specially developed method. This involves working with a constant load (principle of a creep test) and measuring the time required to pull two surfaces apart. This is directly proportional to the stickiness effect and provides a direct measure of the stickiness.
  • test mixtures were drawn out to 1.2 - 1.3 mm thick skins, and after 24 hours of storage the skins were placed on a cotton fabric (300 x 300 mm) and after covering the mixture surface with tracing lines and the fabric surface with cellophane in a frame of 300 x 300 x 2 mm between steel sheets in a conventional deck press at 200 kp / cm 2 operating pressure for 5 minutes at 110 ° C. Test specimens of 150 ⁇ 20 mm were punched from the plates obtained.
  • the following examples include the description of the mixtures of the tackifier resins with the elastomers or elastomer mixtures and a list of the test conditions as well as the results of the tack tests.
  • test results represent the mean values of 5 test runs.
  • test results represent the mean values of 5 test runs.
  • test results represent the mean values of 5 test runs.

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Abstract

Harze mit einem Erweichungspunkt von 50 bis 130°C, einer OH-Zahl von 250 - 400 und einer Jodzahl von 90 - 160 erhältlich durch Umsetzung eines Alkylphenol-Formaldehyd-Novolaks oder eines Alkylphenolgemisch-Formaldehyd-Novolaks unter sauer katalytischen Bedingungen mit einem Mehrkernphenol oder Mehrkernphenolgemisch und Formaldehyd und/oder einem alkphatischen Aldehyd oder aliphatischen Aldehydgemisch, wobei das Gewichtsverhältnis von Alkylphenol oder Alkylphenolgemisch zu Mehrekernphenol bzw. Mehrkernphenolgemisch 2,2:1 bis 1:10 beträgt.

Description

  • Gegenstand der Erfindung sind Harze,erhältlich durch Umsetzung von Alkylphenol-Formaldehyd-Novolaken mit Mehrkernphenolen und Formaldehyd und/oder aliphatischen Aldehyden, deren Herstellung und Verwendung als Klebrigmachungsmittel für Elastomere.
  • Bei der Konfektionierung von Gummiartikeln wie Reifen, Walzen und Schläuchen müssen die aneinandergefügten einzelnen Kautschukmischungen gut haften, damit diese sich vor der endgültigen Formgebung durch Verpressen und Vulkanisieren nicht wieder voneinander lösen.
  • Synthesekautschuke und hochgefüllte Gummimischungen besitzen häufig keine ausreichende Konfektionsklebrigkeit, um eine genügend hohe Adhäsion der zu verklebenden Elastomerflächen bei der technischen Verarbeitung zu gewährleisten. Es ist deshalb notwendig, den Gummimischungen vor der technischen Verarbeitung ein Klebrigmachungsmittel zuzusetzen, das neben einem Höchstmaß an Wirkung sehr gute Verträglichkeit mit den Kautschuken und den darin eingearbeiteten Mischungsbestandteilen aufweist und keinen merklichen negativen Einfluß auf Verarbeitung, Vulkanisation, Alterung und die physikalischen Werte des Vulkanisats ausübt.
  • Gebräuchliche Klebrigmachungsmittel in der Gummiindustrie sind sowohl Naturharze als auch Syntheseharze in flüssiger, pastöser, meist aber fester Form. Gebräuchliche Naturharze sind Kolophonium, Cumaron- und Indenharze.
  • Handelsübliche Syntheseharze sind meist Harzkondensate aus Phenol, Xylol und/oder Alkylphenol mit Aldehyden oder Acetylen. Die Alkylphenol-Acetylen-Harze weisen in der Regel die beste klebrigmachende Wirkung auf.
  • Es wurde nunmehr gefunden, daß Harze, die durch sauer katalysierte Umsetzung eines Alkylphenol-Formaldehyd-Novolaks mit einem Mehrkernphenol und Formaldehyd und/oder einem aliphatischen Aldehyd erhältlich sind, eine deutlich höhere Klebrigkeit des Elastomers bewirken, ohne daß Verarbeitung, Alterung und physikalische Werte des Vulkanisats negativ beeinflußt werden.
  • Kennzeichnend für die erfindungsgemäßen Harze ist, daß das Gewichtsverhältnis der eingesetzten Alkylphenole zu dem eingesetzten Mehrkernphenol 2,2:1 bis 1:10, vorzugsweise jedoch 1,5:1 bis 1:4,beträgt.
  • Der als Ausgangsprodukt eingesetzte Alkylphenol-Formaldehyd-Novolak kann in einer der erfindungsgemäßen Umsetzung vorgeschalteten Reaktionsstufe hergestellt werden, so daß die Gesamtreaktion als "Eintopfverfahren" durchgeführt werden kann. Dies hat, wie aus dem folgenden hervorgeht, verschiedene Vorteile.
  • Die Kondensation des Alkylphenols oder Alkylphenolgemisches mit Formaldehyd kann auf bekannte Weise erfolgen, wobei in Gegenwart saurer Katalysatoren ein Gemisch des Alkylphenols (oder Alkylphenolgemisches) mit der ein- bis zweifachen molaren Menge Formaldehyd - als Paraformaldehyd, Trioxan oder wäßrige Formalinlösung vorliegend - bei Temperaturen von 100 - 180°C und bei 1 - 7 atm Druck 1 bis 3 Stunden umgesetzt wird. Die Reaktion kann gleichfalls in Gegenwart von Lösungsmitteln wie Toluol, Xylol, Isobutanol oder anderen nicht oder nur teilweise mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln ausgeführt werden, jedoch wird bevorzugt lösungsmittelfrei kondensiert.
  • Als Alkylphenole werden solche eingesetzt, die einen gerädkettigen oder verzweigten o- oder p-ständigen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 3 - 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise jedoch 4 - 12 Kohlenstoffatomen, aufweisen. Handelsübliche Alkylphenole können noch kleinere Anteile disubstituierter Alkylphenole enthalten. Besonders bevorzugt werden p-tert.-Butylphenol sowie ein technisches o/p-Nonylphenolgemisch mit einem Anteil an o-Isomeren von 10 - 20 Gew.-%.
  • Als saure Katalysatoren kommen organische und anorganische Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure, Trichloressigsäure, p-Toluolsulfonsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure oder Mischungen dieser Säuren in Betracht, die in Mengen von 0,05 bis 60 Mol-%, vorzugsweise 0,1 bis 50 Mol-%, (bezogen auf eingesetztes Alkylphenol) zugegeben werden. Besonders bevorzugt werden Ameisensäure, p-Toluolsulfonsäure, Salzsäure, Schwefelsäure sowie Phosphorsäure als saure Katalysatoren verwendet.
  • Der erhaltene Alkylphenol-Formaldehyd-Novolak wird in einem Lösungsmittel wie Toluol, Chlorbenzol, Xylol oder Isobutanol, vorzugsweise in Toluol oder Isobutanol,gelöst, falls dieses Lösungsmittel nicht schon während der Kondensationsreaktion des Novolaks eingesetzt wurde. Anschließend wird ein Mehrkernphenol (oder ein technisches Mehrkernphenolgemisch) zugegeben. Die Lösungsmittelmenge beträgt 20 - 200 Gew.-%, vorzugsweise jedoch 30 - 100 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Alkylphenol. Die Menge des verwendeten Mehrkernphenols oder technischen Mehrkernphenolgemisches beträgt 45- 1000 Gew.-%, vorzugsweise jedoch 67 - 400 Gew.-% der eingesetzten Alkylphenolmenge.
  • Als Mehrkernphenole können verwendet werden:
    • 4,4'-Dihydroxydiphenyl
    • 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan = Bisphenol A
    • 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-butan
    • 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan
    • Bis-(4-hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole.
  • Als technisches Mehrkernphenolgemisch kann beispielsweise das in etwa 90 %iger Reinheit bei der Synthese anfallende 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, allgemein Bisphenol A genannt, verwendet werden.Dieses Mehrkernphenolgemisch enthält noch etwa 10 Gew.-% an isomerem Bisphenol A, Trisphenolen und 4-Hydroxyphenylindan.
  • Bevorzugt sei ein technisches Mehrkernphenolgemisch folgender Zusammensetzung angeführt:
    Figure imgb0001
     Die Lösung des Alkylphenol-Formaldehyd-Novolaks wird mit dem Mehrkernphenol oder Mehrkernphenolgemisch in bekannter Weise umgesetzt. Die Reaktionszeit beträgt bevorzugt 20 - 180 Min. Die Umsetzung erfolgt bevorzugt bei Temperaturen von 100 - 150°C.
  • In das Reaktionsgemisch werden 0,10 - 0,60 Mol, vorzugsweise jedoch 0,15 bis 0,55 Mol Aldehyd eingetragen. Als Aldehyde können Formaldehyd, beispielsweise als 30 - 35 %-ige wäßrige Formalinlösung oder Paraformaldehyd, und/ oder aliphatische Aldehyde bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen wie Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Isobutyraldehyd, Crotonaldehyd oder Mischungen dieser Aldehyde eingesetzt werden.
  • Sollten Gemische aus Formaldehyd und aliphatischer Aldehyde verwendet werden, so beträgt der Anteil des aliphatischen Aldehydes bis zu 0,1 Mol, bevorzugt 0,05 bis 0,08 Mol.
  • Das Reaktionsgemisch wird während der Zugabe beständig am Sieden gehalten.
  • Die Molmengen der eingesetzten Aldehyde beziehen sich auf 1 Mol phenolische OH-Gruppen des Mehrkernphenols oder Mehrkernphenolgemisches. Nach 1- bis 4-stündiger Reaktion wird zunächst Wasser durch azeotrope Destillation entfernt und anschließend erst bei Normaldruck und dann im Vakuum (bei Pmin = 30 Torr) bei auf 150 - 230°C ansteigender Heizbadtemperatur das Lösungsmittel abdestilliert.
  • Das flüssige viskose Harz wird aus dem Reaktionsgefäß herausgenommen und aufgearbeitet. Ein bevorzugtes Verfahren der Harzisolierüng ist die Aufarbeitung der Harzlösung nach der vorausgegangenen azeotropen Entwässerung mittels eines Schlangenrohrverdampfers, der von einem bis auf 230°C heizbaren Medium ummantelt ist.
  • Der Erweichungspunkt der erhaltenen Harze liegt zwischen 50°C und 130°C, vorzugsweise zwischen 75 und 100°C. Durch Variation der zur Kondensation des Gemisches aus Alkylphenolnovolak und Mehrkernphenol oder Mehrkernphenolgemisch eingetragenen Aldehydmengen kann der Erweichungspunkt der Harze entsprechend reguliert werden, wobei durch ansteigende Aldehyddosierung der Erweichungspunkt erhöht wird. Die Harze sind gekennzeichnet durch OH-Zahlen von 250 - 400, vorzugsweise von 270 - 370, und Jodzahlen von 90 - 160, vorzugsweise von 110 - 140.
  • Die Harze sind ausgezeichnete Klebrigmachungsmittel für Elastomere wie Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Copolymer (SBR), Acrylnitril-Butadien-Copolymer (NBR), Polybutadiene (BR), Polychloropren (CR), Polyisopren (IR), Isobutylen-Isopren-Copolymer (IIR), Äthylen-Propylen-Terpolymere (EPDM) sowie deren Mischungen untereinander. Die Dosierung der Harze in Kautschuk beträgt 0,3 - 8 Gew.-%, vorzugsweise 1 - 6 Gew.-%, bezogen auf das Polymergewicht. Sie werden in üblicher Weise eingemischt.
  • Die klebrigmachende Wirkung der Harze erstreckt sich auf die verschiedensten Mischungstypen, wie Schlauchmischungen, Walzenmischungen, Reifenmischungen, Konfektionsmischungen, Preß- und Spritzmischungen, denen gegebenenfalls Füllstoffe wie Ruße, Kaolin, Kieselsäuren oder Weichmacher, wie z. B. Mineralöle oder Fettsäureester, zugemischt sein können.
  • Eine Beeinträchtigung der Verarbeitungseigenschaften der mit den Klebrigmacherharzen in üblicher Dosierung versetzten Gummimischungen bei Verwendung der in der Gummiindustrie üblichen Aggregate, wie Mischwalzen, Kneter, Kalander oder Extruder, konnte nicht festgestellt werden.
  • Die Klebrigmacherharze können ebenfalls zur Herstellung von Klebstoffen auf Basis von Kautschuk verwendet werden, die SBR, NR, EPDM, Butyl- und/oder Chlorbutylkautschuk enthalten und als Lösungsmittel- oder Emulsionsklebstoffe aufgebaut sind.
  • Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert:
    • Beispiel 1
  • Ein Gemisch aus 450 g eines technischen o/p-Nonylphenolgemisches (Anteil an o-Isomeren: 15 Gew.-%), 108 g Paraformaldheyd, 40 g Ameisensäure und 2 g p-Toluolsulfonsäure werden bei einer Heizbadtemperatur von 170°C und bei 1 atm Druck 1 Stunde intensiv gerührt. Nach Abkühlung des Reaktionsgemisches auf 1000C werden 250 ml Toluol und 1 kg des technischen Mehrkernphenolgemisches (enthaltend 52 % Bisphenol A Isomer) zugefügt. Nach halbstündiger Reaktion bei 130°C wird ein Gemisch aus 130 g 30 %iger Formalinlösung und 30 g Propionalydehyd so zudosiert, daß das Reaktionsgemisch beständig am Sieden bleibt (Zugabezeit: 15 Min.). Man läßt 2 Stunden unter Rückflußsieden und intensivem Rühren reagieren und entfernt anschließend das Wasser durch azeotrope Destillation aus dem Reaktionsgemisch. Dann wird erst bei Normaldruck und anschließend im Vakuum (bis p = 30 Torr) bei bis auf 180°C ansteigender Heizbadtemperatur das gesamte Lösungsmittel abdestilliert, das flüssige viskose Harz aus dem Reaktionsgefäß gedrückt und nach dem Erstarren gemahlen. Man erhält 1,6 kg Harz; Erweichungspunkt 77 - 80°C.
  • OH-Zahl = 315,
  • Jodzahl = 115.
    • Beispiel 2
  • 150 g p-tert.-Butylphenol, 300 g technisches o/p-Nonylphenolgemisch mit 15 Gew.-% o-Isomerenanteil, 120 g Paraformaldehyd und 1 g p-Toluolsulfonsäure werden 3 Stunden unter intensivem Rühren bei einer Heizbadtemperatur von 170°C erwärmt. Nach Zugabe von 170 ml Isobutanol wird 1 kg des technischen Mehrkernphenolgemisches (enthaltend 52 % Bisphenol A Isomer) eingetragen. Man läßt 2 '1/2 Stunden unter Rückflußsieden reagieren und gibt 175 g 30 %ige Formalinlösung zu.
  • Nach 3 Stunden Reaktionszeit wird zunächst das Wasser azeotrop abdestilliert und anschließend erst bei Normaldruck und dann im Vakuum bei bis auf 230 C ansteigender Badtemperatur das gesamte Lösungsmittel abdestilliert. Das erhaltene Harz (1,6 kg) besitzt einen Erweichungspunkt von 87 bis 90°C; OH-Zahl = 320, Jodzahl = 120.
    • Beispiel 3
  • 600 g p-tert.-Butylphenol, 140 g Paraformaldehyd, 50 g Ameisensäure und 7 g 85 %ige Phosphorsäure werden 6 Stunden analog Beispiel 2 zur Reaktion gebracht. Nach Zugabe von 150 ml Isobutanol werden 0,9 kg des technischen Mehrkernphenolgemisches (enthaltend 52 % Bisphenol A Isomer) eingetragen. Man läßt 1 1/2 Stunden unter Rückflußsieden reagieren und gibt ein Gemisch aus 150 g 30 %iger Formalinlösung und 30 g Propionaldehyd innerhalb von 20 Min. bei einer Heizbadtemperatur von 100°C ein, so daß das Reaktionsgemisch beständig siedet. Man läßt 1 1/2 Stunden unter intensivem Rühren bei 130°C Heizbadtemperatur reagieren, destilliert dann das Wasser azeotrop ab und verfährt wie in Beispiel 2 bezüglich der Aufarbeitung.
  • Das erhaltene Harz (1,45 kg) besitzt einen Erweichungspunkt von 85°C; OH-Zahl = 358, Jodzahl = 122.
  • Die Einarbeitung der Klebrigmacherharze in übliche Gummimischungen (vgl. Einarbeitungsbeispiele S.14 -16) erfolgt durch Zugabe einer abgewogenen Menge des als Paste, Pulver oder Granulat vorliegenden Klebrigmacherharzes gemeinsam mit den anderen benötigten Füllstoffen in die Kautschukmischung. Eine Zugabe der Klebrigmacherharze am Ende des Mischzyklus kann ebenfalls ohne Beeinträchtigung der Klebrigkeitswirkung oder der Verarbeitungseigenschaften erfolgen. Jedoch soll darauf geachtet werden, daß bei der Einarbeitung von Klebrigmacherharzen, die in fester Form vorliegen, die Mischungstemperatur während der Verarbeitung den Schmelzbereich der Klebrigmacherharze möglichst überschreitet, um eine homogene Verteilung des Harzes in der Gummimischung zu gewährleisten.
  • Die Bewertung der Klebrigkeitswirkung erfolgt in Abwandlung der üblichen Prüfverfahren nach einer eigens entwickelten Methode. Hierbei wird mit einer konstanten Last gearbeitet (Prinzip eines Kriechversuches) und die zum Auseinanderziehen zweier Flächen erforderliche Zeit gemessen. Diese ist direkt proportional der Klebrigkeitswirkung und liefert unmittelbar eine Maßzahl für die Klebrigkeit.
    • Ausführung der Klebrigkeitsprüfung
  • (Eine ausführliche Beschreibung des Prüfverfahrens beinhaltet die Broschüre "Prüfung und Bewertung von Klebrigmachern" von E. Esch, Dr. H. Fries, H. Dahl, Dr. Th. Kempermann: Bayer AG, Sparte Kautschuk-Anwendungstechnik, Februar 1976). Die beiden Enden eines streifenförmigen Prüfkörpers mit den Maßen 150 x 20 x 2 mm, werden mit einer Oberfläche von 20 x 10 mm unter Aufbringen eines spezifischen Druckes von 3,5 MPa während 30 s zusammengepreßt, nachdem der streifenförmige Prüfkörper mit seinen Enden ringförmig so zusammengelegt wurde, daß die beiden mit Gummimischung beschichteten Seiten aufeinanderliegen. Der so entstandene Ring wird über eine lose Rolle gelegt. Anschließend wird in die untere Beuge eine weitere bewegliche Rolle eingehängt, die mit unterschiedlichen Gewichten - wie in den Prüfbeispielen vermerkt - belastet werden kann. Nach dem Einhängen der Lastrolle wird die Zeit bis zur vollkommenen Lösung der miteinander verbundenen Kontaktflächen des Prüfkörpers bestimmt, die direkt proportional der Klebrigkeit, d.h. der Adhäsion der verklebten Kautschukteile, ist.
  • Herstellung der Gummimischungen und Prüfkörper: Die in den folgenden Beispielen genannten Mischungen, deren Konfektionsklebrigkeit gemessen werden soll, wurden nach der in der Gummiindustrie üblichen Mischweise und Mischfolge im Kneter gemischt, wobei die Klebrigmacherharze und Vulkanisationsbeschleuniger auf der Mischwalze nachgemischt wurden.
  • Die Prüfmischungen wurden zu Fellen von 1,2 - 1,3 mm Stärke ausgezogen, die Felle nach 24 Stunden Lagerung auf ein mit Polychloroprenkleber bestrichenes Baumwollgewebe (300 x 300 mm) gelegt und nach Abdeckung der Mischungsoberfläche mit Pausleinen sowie der Gewebeoberfläche mit Cellophan in einem Rahmen von 300 x 300 x 2 mm zwischen Stahlblechen in einer üblichen Etagenpresse bei 200 kp/cm2 Betriebsdruck 5 Min. bei 110°C gepreßt. Aus den erhaltenen Platten wurden Prüfkörper von 150 x 20 mm gestanzt.
  • 1 Stunde vor der Klebrigkeitsmessung (die Lagerungszeit der Prüfkörper hat keinen Einfluß auf die Klebrigkeit) wird das Pausleinen abgezogen und beide Enden des Prüfstreifens auf einer Fläche von 20 x 10 mm mit n-Hexan bestrichen. Nach einer Abdunstzeit von 5 Min. werden die Prüfkörper in der oben beschriebenen Weise zu einem Ring zusammengefügt und die Klebrigkeit gemessen.
  • Die folgenden Beispiele beinhalten die Beschreibung der Mischungen der Klebrigmacherharze mit den Elastomeren oder Elastomergemischen und eine Auflistung der Prüfbedingungen sowie die Ergebnisse der Klebrigkeitsprüfungen.
    • Beispiel 4
  • Figure imgb0002
    • Beispiel 5
  • Figure imgb0003
    • Beispiel 6
  • Figure imgb0004
    • Prüfbedingungen und Prüfergebnisse zu Beispiel 4:
  • Anpreßdruck beim Zusammenfügen der Prüfkörperenden: 3,5 MPa Anpreßzeit " " : 30 sec. Abzugsgewicht zur Trennung der Prüfkörperflächen: 12,5 N
    Figure imgb0005
  • Die Prüfergebnisse stellen die Mittelwerte von 5 Versuchsläufen dar.
    • zu Beispiel 5:
  • Anpreßdruck beim Zusammenfügen der Prüfkörperenden: 3,5 MPa Anpreßzeit " " " " : 5 sec. Abzugsgewicht zur Trennung der Prüfkörperflächen: 15 N
    Figure imgb0006
  • Die Prüfergebnisse stellen die Mittelwerte von 5 Versuchsläufen dar.
    • zu Beispiel 6:
  • Anpreßdruck beim Zusammenfügen der Prüfkörperenden: 3,5 MPa Anpreßzeit " " " " : 30 sec. Abzugsgewicht zur Trennung der Prüfkörperflächen: 12,5 N
    Figure imgb0007
  • Die Prüfergebnisse stellen die Mittelwerte von 5 Versuchsläufen dar.

Claims (8)

1. Harze mit einem Erweichungspunkt von 50 bis 130°C, einer OH-Zahl von 250 - 400 und einer Jodzahl von 90 - 160 erhältlich durch Umsetzung eines Alkylphenol-Formaldehyd-Novolaks oder eines Alkylphenolgemisch-Formaldehyd-Novolaks unter sauer katalytischen Bedingungen mit einem Mehrkernphenol oder Mehrkernphenolgemisch und Formaldehyd und/oder einem aliphatischen Aldehyd oder aliphatischen Aldehydgemisch,wobei das Gewichtsverhältnis von Alkylphenol oder Alkylphenolgemisch zu Mehrkernphenol bzw. Mehrkernphenolgemisch 2,2:1 bis 1:10 beträgt.
2. Harze gemäß Anspruch 1 mit einem Erweichungspunkt von 75 - 100°C, einer OH-Zahl von 270 - 370 und einer Jodzahl von 110 bis 140.
3. Harz gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Umsetzung als Ausgangsprodukt eingesetzte Alkylphenol-Formaldehyd-Novolak hergestellt wurde durch Reaktion von Alkylphenolen oder Alkylphenolgemischen mit einem geradkettigen oder verzweigten o- und/oder p-ständigen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 3 - 20 Kohlenstoffatomen, und mit 1 - 2 Mol Formaldehyd pro Mol Alkylphenol.
4. Harz gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mehrkernphenol
4,4-Dihydroxydiphenyl
2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan
2,2-Bis-(4-hydroxy-phenyl)-butan
1,1-Bis-(4-hydroxy-phenyl)-cyclohexan und/oder
Bis-(4-hydroxy-phenyl)-p-diisopropylbenzol

eingesetzt wird.
5. Harz gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung des Alkylphenol-Formaldehyd-Novolaks mit einem Mehrkernphenol oder Mehrkernphenolgemisch in Gegenwart von 0,1 bis 0,6 Mol eines Aldehyds erfolgt.
5. Verfahren zur Herstellung der Harze gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alkylphenol-Formaldehyd-Novolak oder ein Alkylphenolgemisch-Formaldehyd-Novolak unter sauer-katalytischen Bedingungen mit einem Mehrkernphenol oder Mehrkernphenolgemisch und Formaldehyd und/oder einem aliphatischen Aldehyd oder aliphatischen Aldehydgemisch umsetzt, wobei das Gewichtsverhältnis von Alkylphenol oder Alkylphenolgemisch zu Mehrkernphenol bzw. Mehrkernphenolgemisch 2,2:1 bis 1:10 beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkylphenol-Formaldehyd-Novolak hergestellt worden ist durch Umsetzung von Alkylphenol mit einer 1 bis 2fach molaren Menge Formaldehyd in Gegenwart saurer Katalysatoren bei Temperaturen von 100 bis 180°C.
8. Verwendung der Harze gemäß Ansprüche 1 bis 5 als Klebrigmacher zur Herstellung von aneinanderhaftenden Kautschukmischungen.
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